[發明專利]一種天空背景下紅外弱小目標實時檢測方法

有效

• 申請號: 202011322138.5
• 申請日: 2020-11-23
• 公開（公告）號: CN112418090B
• 公開（公告）日: 2023-05-05
• 發明（設計）人: 陳耀弘;馬迎軍;易波;謝慶勝;陳衛寧
• 申請（專利權）人: 中國科學院西安光學精密機械研究所
• 主分類號: G06V20/10
• 分類號: G06V20/10;G06V10/26;G06V10/30;G06V10/764
• 代理公司: 西安智邦專利商標代理有限公司 61211
• 代理人: 王楊洋

本發明涉及一種紅外弱小目標檢測方法，具體涉及一種天空背景下紅外弱小目標實時檢測方法。本發明的目的是解決現有天空背景下紅外弱小目標檢測中存在若采用基于序列的檢測方法，計算復雜，難以實現實時應用，若采用基于單幀的檢測方法，對比度檢測精度容易受到雜波影響，在低信雜比場景下的弱小目標檢測性能較差，且稀疏問題優化求解計算復雜，無法在工程上進行實時應用的技術問題，提供一種天空背景下紅外弱小目標實時檢測方法。該方法通過差分高斯濾波器提取占像元總數預定比例的像元作為備選目標，再通過將備選目標的局部對比度和梯度信息相結合的方法，增強目標，抑制背景雜波和噪聲干擾，實現快速、高性能地實時檢測弱小目標。

技術領域

本發明涉及一種紅外弱小目標檢測方法，具體涉及一種天空背景下紅外弱小目標實時檢測方法。

背景技術

紅外搜索與跟蹤系統(infrared?searching?and?tracking,IRST)廣泛應用于安防和搜救等領域，紅外弱小目標檢測性能決定了系統的作用距離，因此是紅外搜索與跟蹤系統的關鍵技術之一。根據國際光電工程學會(SPIE)定義，把紅外圖像中占據像元數量小于9×9的目標定義為小目標。在天基、空基紅外預警系統中，由于作用距離較遠，目標尺寸通常為3×3，甚至更小，且云層及雜波的干擾很強，使得目標檢測難度較大。

根據調研國內外研究機構和學者對天空背景下的紅外弱小目標檢測技術的研究情況，目前主流的檢測方法可分為兩大類：基于序列的檢測方法和基于單幀的檢測方法。其中，基于序列的檢測方法精度高，但計算復雜，現有的技術難以在IRST系統中實現實時應用；而基于單幀的檢測方法比基于序列的檢測方法計算量更低，因此，目前IRST系統中的目標檢測方法多采用基于單幀的檢測方法。現有單幀檢測方法主要通過不同尺度下的局部對比度、稀疏問題優化求解等思路實現目標檢測，基于對比度方法的檢測精度容易受到雜波影響，在低信雜比(signal-to-clutter?ratio,SCR)場景下的弱小目標檢測性能較差；稀疏問題優化求解能適應低信雜比場景，但計算復雜無法在工程上進行實時應用。

綜上所述，研究實時紅外弱小目標檢測方法，對于提高紅外搜索與跟蹤系統的作用距離和性能有重要的價值。

發明內容

本發明的目的是解決現有天空背景下紅外弱小目標檢測中存在若采用基于序列的檢測方法，計算復雜，難以實現實時應用，若采用基于單幀的檢測方法，對比度檢測精度容易受到雜波影響，在低信雜比場景下的弱小目標檢測性能較差，且稀疏問題優化求解計算復雜，無法在工程上進行實時應用的技術問題，提供一種天空背景下紅外弱小目標實時檢測方法。

為解決上述技術問題，本發明提供的技術解決方案如下：

本發明提供一種天空背景下紅外弱小目標實時檢測方法，其特殊之處在于，包括以下步驟：

1)利用等效差分高斯濾波公式(2)逐像元處理天空背景下包含尺寸小于9×9的紅外弱小目標的輸入圖像I_in，得到濾波結果I_D；

DoG(i,j,σ₁,σ₂)＝DoG(i,j,σ₁,σ_t)+DoG(i,j,σ_t,σ₂),?(2)

其中，(i,j)是像元坐標，σ₁和σ₂均是高斯函數的標準差參數，σ₁＝1.07，σ₂＝2.71；

2)利用灰度強度計算濾波結果I_D的累積分布函數，利用累積分布函數計算占總像元預定比例且灰度值最大的像元的閾值；

3)根據閾值分割濾波結果I_D，生成二值化的掩模I_M，遍歷掩模I_M中所有非0像元并生成其尺度因子s；